(57)【要約】バイヤー法によるアルミナ製造の残渣（赤泥）からの、または赤泥に類似の化学組成を有する材料からの金属、希少金属および希土類金属の濃縮物の多段階製造方法、ならびに目的の元素を分離し、それらを単一の生成物に変換してバイヤー法で再利用するための、および／またはそれらをそれぞれの参照市場に送るための多段階方法。添付の唯一の図は、本発明の単純化したブロック図を、その最も広範な定義の観点から示す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボーキサイトの処理から生じる粉末副生成物（赤泥）中に存在する金属、希少金属および希土類金属の濃縮方法、ならびにそれらを個々の生成物に変換してバイヤー法で使用するための、および／またはそれらをそれぞれの参照市場に送るための方法であって、以下の段階を含む方法：
・存在する鉄を分離するための、本質的に以下の操作を含む第一濃縮工程：
-  ６０〜２５０℃の温度で処理される材料の任意の粉砕および乾燥；
-  結晶水も除去するための任意の焙煎；
-  得られた生成物の任意の粉砕；
-  ０．１〜２．０の範囲の値を有する塩基度指数をもたらすように、他のプロセスの廃棄物であるフライアッシュと呼ばれる、混合物の塩基度指数を変更することができる成分との混合；
-  前記フライアッシュの還元作用を補うための炭素含有還元物質とのさらなる混合；
-  第一反応器中、溶融浴の操作温度≧１３００℃での材料の溶融；
-  アルミニウム、チタンおよび他の金属、希少金属および希土類金属を豊富に含む生成物を得て、下部の溶融金属生成物が銑鉄と同等の最低品質を有する鉄合金の形態で分離される上部スラグに合流させること；
・塩基（アルカリ）浸出または酸浸出を伴い得る、アルミニウムおよびケイ素を含有する化合物を分離するための第二濃縮工程であって、アルカリ浸出の場合には、本質的に以下の操作を含む工程：
-  第一濃縮工程の反応器から出てくる溶融スラグを第二反応器に送り、そこで約１０００℃の温度でアルカリおよび／またはアルカリ土類金属炭酸塩をそれに加え、次いでそれを≦５００℃の温度に冷却すること；
-  アルミニウムをアルカリおよび／またはアルカリ土類金属の水和塩の形態で、およびＳｉをケイ酸の形態で溶解させるために、得られた生成物をアルカリ浸出すること；
-  シリカを分離するために得られた液体を石灰乳で処理し、次いでＣＯ２でＡｌ（ＯＨ）３を沈殿させ、これを分離し、か焼してＡｌ２Ｏ３を得ること；
-  残留液体を塩基浸出区分のヘッドに送ること；
-  浸出操作の終わりに、より高濃度の希少金属および希土類金属含有量を有する固体を得ること。
【請求項２】
アルミニウムとケイ素を含有する化合物を分離するための、および酸浸出を伴う前記第二濃縮工程が、本質的に以下の操作を含む、請求項１に記載の方法；
-  前記第一濃縮工程において前記反応器から出たスラグを１００℃未満の温度に冷却すること；
-  得られた生成物を微粉砕して比表面積を最大にすること（平均粒径０．２ｍｍ未満）；
-  前記酸浸出からの未溶解残留物の分離ならびにＡｌおよびＳｉ化合物の抽出のための処理を伴う、チタンおよび他の存在し得る微量元素と共に希少金属および希土類金属を抽出するための硝酸水溶液≧０．３Ｎによる酸浸出。
【請求項３】
以下が提供される、請求項２に記載の方法：
・本質的に以下の操作を含む第三濃縮工程：
-  酸浸出から生じる前記液体の濾過；
-  溶液中に希少金属、希土類金属、および望ましくない金属を含む濾過された液体を、陽イオン型の選択的イオン交換樹脂に通過させ、その活性部位で上記金属の陽イオンがブロックされること；
-  得られた陽イオン交換樹脂から、鉄、アルミニウム、カルシウム、チタン、ナトリウムなどの望ましくない金属のみを、１．２５Ｎ〜１．７５ＮのＨＮＯ３水溶液を用いて選択的に除去すること；
-  ３Ｎ〜１０ＮのＨＮＯ３水溶液を用いる、望ましくない元素が除去された陽イオン交換樹脂からの希少金属および希土類金属の後続の抽出により、陽イオン樹脂の再生および次の濃縮サイクルにおけるその使用がもたらされること；
-  得られた溶液から、個々の抽出された希少金属および希土類金属を既知の技術により選択的に分離すること。
【請求項４】
前記混合物の塩基度指数が、有意な炭素百分率および結果として生じる還元活性を含有する石炭フライアッシュによって変えられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
処理を受ける材料を溶融するための前記第一反応器が、ＥＡＦ（電気アーク炉）型、プラズマ移行アーク型、プラズマ非移行アーク型、マイクロ波プラズマの反応器、ブラウンガス反応器および電気分解触媒ガス反応器を含む群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記酸浸出が、≧０．３Ｎ、好ましくは０．６Ｎの希硝酸水溶液を用いて行われる、請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
処理を受ける前記材料と前記酸性溶液との間の比（重量／容積）が１／２〜１／５０である、請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記酸浸出中の温度が、大気圧で４０℃〜９５℃である、請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記酸浸出の持続時間が１５分〜１２０分である、請求項２〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記酸浸出操作が少なくとも１回繰り返される、請求項２〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記非可溶化残渣が、デカンテーションまたは濾過技術によって前記酸浸出液から分離される、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記望ましくない金属のみの、前記第三濃縮工程における前記選択的除去が、１．２５Ｎ〜１．７５Ｎの硝酸水溶液を前記陽イオン交換樹脂に通すことによって達成される、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項２〜１２のいずれか一項に記載の方法であって、前記希少金属および希土類金属が、３Ｎ〜１０Ｎの硝酸水溶液を使用して、望ましくない金属を既に除去した前記陽イオン交換樹脂から抽出され、このようにして再生されたものが、次の樹脂濃縮サイクルに利用可能である、方法。
【請求項１４】
前記希少金属および希土類金属に富む溶液を選択的分離のための既知の技術にかけ、前記富化溶液の個々の成分を別々に得る、請求項２〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記選択的分離が有機溶媒を用いて行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記有機溶媒が、ＤＥＨＰＡ、ジ−（２-エチルヘキシル）リン酸である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
濃縮を受ける希少金属および希土類金属がスカンジウム、イットリウムおよびランタンである、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイヤー法によるアルミナの製造中に生成される残留物（“赤泥”として知られている）からの金属、希少金属および希土類金属の回収の技術分野に関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、ボーキサイトからアルミナを抽出するためのバイヤー法の間に得られる副生成物である、いわゆる赤泥中に存在するスカンジウム、イットリウム、ランタン、アルミニウム、鉄、チタン、ガリウムおよび任意の他の金属、希少金属および希土類金属の抽出に関する。
【０００３】
本発明による方法は、全体として、目的の元素を含有する濃縮物の形成、およびそれに続く目的の元素を含有する化合物の選択的分離をもたらす。全体の方法は、埋め立てごみに処分される廃棄物を、さらなる廃棄物を発生させることなく、バイヤー法で再利用できるか、または参照市場に再挿入できる一連の生成物に変換するように考えられており、したがって廃棄物ゼロと循環経済の原則に従う。そのため、本発明は経済的および生態学的に極めて重要である。
【０００４】
知られているように、ボーキサイトからアルミナを得るために最も一般的に使用される工業的方法は、バイヤー法と呼ばれる。その方法を特徴付ける主な工程は、次のとおりである：
-  ボーキサイトの粉砕；
-  ＮａＯＨの１０％水溶液中でのボーキサイトの温浸。ボーキサイト中に存在するアルミナの熱可溶化はこの工程の間に起こる。この工程の間の温度は、約１５０℃（三水和物アルミナの可溶化）〜高反応圧力での２５０℃（可溶化一水和物アルミナ用）に及び得る；
-  デカンテーションおよび濾過による不溶物（赤泥）の分離；
-  温度を下げることによるＡｌ（ＯＨ）３の沈殿；
-  Ａｌ（ＯＨ）３のか焼により無水アルミナ、Ａｌ２Ｏ３を得る。
【０００５】
バイヤー法によるアルミナの製造に使用されるボーキサイトの正確な組成は原鉱山によって異なり得るが、それらは全て、Ａｌ、Ｔｉ、ＦｅおよびＳｉの酸化物を様々な組成および割合で含む；さらに、亜鉛、バナジウム、ならびにいくつかの希少金属および希土類金属などの微量の他の元素がある。バイヤー法の抽出効率は非常に低く、これは、一般に「赤泥」と呼ばれる処理廃棄物中の大量の金属元素の存在をもたらす。
【０００６】
表１は、バイヤー法によって生成された赤泥の典型的な組成を示す。
【表１】
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表１  -  赤泥の主成分
【０００７】
表２は、ＮＡＬＣＯ赤泥中に存在する微量元素と希土類元素を示す。
【表２】
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表２  -  赤泥中の微量元素および希土類元素
【０００８】
上記の特性に加えて、赤泥は、中和されていない場合、非常に塩基性のｐＨ（約ｐＨ１２．５）を持つ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
赤泥は希釈されているため、より簡単に汲み上げることができ、圧力フィルターに送られてそこで一部の成分が回収される；その後、スラッジの形態で、それらは工場から汲み出され、人工ラグーンと類似して、処分場に廃棄される。これらの廃棄物は効率的には廃棄されず、毎年生成されるかなりの量の材料を吸収することができる工業的用途は未だ見出されていないため、この方法は重大な環境影響を有する。
【００１０】
したがって、赤泥は極めて重大な影響を及ぼす恐れがあり、その管理は現在もなお深刻な問題となっている。赤泥は現在、影響を最小限に抑えるような方法で管理されているが、依然として人間の健康にとって非常に危険である；さらに、まだ一部の現場では、過去の誤った管理の影響を受けている。赤泥が貯留されている表層堆積物は、地下水および周囲土壌の汚染を防ぎ、塵状物質が大気中に拡散して健康に悪影響を及ぼす原因となることを防ぐために、特別な注意を払って建設および管理されなければならない；実際、これらの粉塵は非常にアルカリ性であり、皮膚、目、呼吸器系に刺激を与える。
【００１１】
これらの廃棄物の適切な処理方法を特定するために、近年、数多くの研究や試験が進められている。場合によっては、材料中のアルミニウム含有量が多いために、アルカリ負荷を減らすように生産サイクルを変更し、本来の植生を植えるための基層としてもしくは他の農業目的に、または沿岸地域の埋め戻し材料として、使用されなくなった鉱山を覆うために使用できる不活性泥を得るようにする。最後に、赤泥の使用も建築資材の製造で試験されている。
【００１２】
他方、バイヤー法におけるボーキサイトは、上記の主要元素と同様に、潜在的に利用可能であるが経済的に持続可能な抽出過程を促進するには低すぎる濃度の希少金属および希土類金属を含有する化合物も含有する。
【００１３】
存在する希少金属および希土類金属の種類および濃度は、使用されるボーキサイトの種類によって異なる；しかしながら、最も高い濃度を有するものの中には、例えば、ガリウムおよびスカンジウムがある。バイヤー法の間のアルミナの抽出の影響のために、これらの希少金属および希土類金属も生成した赤泥中で濃縮され、その結果、まだ非常に低いとしても抽出過程を奨励するのに十分な濃度値に達する。赤泥の典型的な組成データは、上の表１および２に示されている。より具体的には、存在するスカンジウムおよびガリウムの利用のみが仮説的には抽出過程を経済的に支持することができるが、それらの赤泥中の濃度は、存在する他の金属、希少金属、希土類金属の濃度のために、それらの抽出物を経済的に持続可能なものにするにはまだ最適ではない。したがって、この質的不足を克服するために、目的の元素の「濃縮物」を生み出す濃縮過程を決定することが必要である。
【００１４】
まとめると、可能性のある代替経路が赤泥の管理のために研究されてきたとしても、それらは環境影響が大きい廃棄物であるとまだ考えられており、その処理および／または処分は社会にとって莫大な費用を意味する。加えて、利用可能な埋め立て地の枯渇は、産業活動の継続にとって問題となる：いわゆる「ＮＩＭＢＹ」（我が家の裏には御免）効果のために、ヨーロッパおよびアメリカだけでなく、多くの新興経済大国でも、いわゆる３Ｒ（リデュース、リユース、リサイクル）の原則を実行した後には、埋め立てごみでの処分が最後の選択肢と見なされている。その結果、新しい埋め立て地の譲歩を得ることはますます困難になっている。
【００１５】
したがって、特定の分野では、経済的にも生態学的にもより有利な方法で赤泥を管理する必要がある。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この必要性は、本発明による方法によって満たされ、それは以下の説明において明らかであるさらなる利点をも達成する。
【００１７】
本方法は、全体として、赤泥中に存在する目的の元素を、それらのさらなる分離および精製を技術的に容易にするような化学組成および物理的状態を有するより小さな画分に濃縮することを可能にする。生成された最終生成物は、バイヤー法の始めに送られ得るか、または参照市場で販売され得る。
【００１８】
したがって、本発明は特に、ボーキサイトの処理から生じる粉末副生成物（赤泥）中に存在する金属、希少金属および希土類金属が、工業的に効率的な抽出および分離を可能にするような値に達するまで、多段階方法によって濃縮される方法に関する。本発明はまた、多段階方法を介して目的の元素を分離し、それらを単一の生成物に変換してバイヤー法で再利用するための、および／またはそれらをそれぞれの参照市場に送るための方法に関する。
【００１９】
本方法は、以下の経路に分けられる。
【００２０】
存在する鉄を分離することによる、第一濃縮工程：
-  ６０〜２５０℃の温度で処理される材料の任意の粉砕および乾燥；
-  結晶水も除去するための任意の焙煎；
-  乾燥または焙煎を受けた生成物の任意の粉砕；
-  ＳｉＯ２、ＭｇＯ２、ＣａＯまたはケイ砂を添加することによって、混合物の塩基度指数を変更することができる成分と混合する。塩基度指数は、溶融過程の間の、鉱物マトリックス等の挙動を決定するための基本パラメータである。四元形式では、塩基度指数は以下の式で表すことができる：
【数１】
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【００２１】
対象としている溶融過程の条件における塩基度指数は、処理を受ける赤泥の種類に応じて、０．１〜２．０の間で変化し得る。
【００２２】
カルシウム、マグネシウム、ケイ素およびアルミニウム酸化物の含有量の変動と共に、例えば、溶融温度、溶融過程中のいくつかの相の分離様式、およびそれらの化学組成の変動があり得る。
【００２３】
本発明では、赤泥に対する従来技術の方法とは異なり、混合物の塩基度指数を変更するのに必要な成分の添加は、「フライアッシュ」として知られる他の方法から生じる廃棄物を適当な割合で加えることによって達成される。
【００２４】
好ましい用途では、これらのフライアッシュは石炭の燃焼から生じ（石炭フライアッシュ）、ひいては希少金属および希土類金属を含有するというさらなる利点を有する。
【００２５】
以下の表は、石炭フライアッシュの主成分の代表値をまとめたものである：
【表３】
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表３  −  石炭フライアッシュ中に存在する主成分の、文献に示されている組成範囲。使用される分析技術（ＸＲＦ分光法）のために、元素は酸化物として表されていることに留意されたい
【００２６】
- 潜在的な還元剤を添加することができる成分と、炭素の存在を用いて混合する；石炭フライアッシュが使用される場合、これはかなりの割合の炭素を含有するため、それは適切な還元剤の提供にも寄与する；
- 必要に応じて上記のように前処理された材料の、先行技術のいずれかを用いた、１３００℃以上の溶融浴の作動温度を保証することができる適切な反応器、例えば回転炉内での溶融。好ましい実施形態では、反応器は、ＥＡＦ（電気アーク炉）型、プラズマ移行アーク型、プラズマ非移行アーク型、マイクロ波プラズマ、ブラウンガス反応器および電解触媒ガス反応器であり得る；
- アルミニウム、チタンおよび他の金属、希少金属および希土類金属が豊富な生成物（スラグ）の生成；
- 銑鉄と同等の低品質の溶融金属生成物の生成を伴う、鉄の同時分離。
【００２７】
第一濃縮工程の終わりに、存在する希少金属および希土類金属は画分中に引き込まれて「スラグ」として作動的に示され、これはその後の操作を受ける。生産された金属鉄は、銑鉄と同等の低品質で、参照市場に向けられる可能性がある。
【００２８】
（アルミニウムおよびケイ素を含有する化合物を分離することによる、第二濃縮工程（選択肢Ａ）：）
- 第一濃縮工程で溶融から出るスラグは、アルカリ塩または炭酸塩のアルカリ土類金属が添加されている次の反応器に直接送られる。スラグは炭酸塩と反応するまで液体状態に保たれなければならないため、その初期温度は約１５００℃となる；炭酸塩と混合した後、温度を１０００℃に下げ、制御された冷却を続けながら、５００℃未満の温度に下げる。これらの作用の目的は、いわゆる自己崩壊の現象を利用して、不完全に凝集したマトリックスを粉末の形態で得ることである。これらの特性を有するマトリックスは、後続の処理工程をより効率的にする、すなわち、アルミニウムをアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水和塩の形態でいくつかの他の化合物と共に溶解する塩基性範囲で浸出する。浸出操作の終わりに、固体はさらに希少金属および希土類金属の濃縮を受け、必要ならば、第二濃縮工程、選択肢Ｂに進む。
【００２９】
塩基浸出の間に得られる液体は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水和塩の形態のアルミニウムを主に含有するが、それはケイ酸も含有する；この液体を、最初に石灰乳で処理し、シリカを除去する；その後、液体をＣＯ２で処理する。二酸化炭素の緩衝作用は、ｐＨを、Ａｌ（ＯＨ）３が沈殿するような値にする。このようにして得られた固体を分離し、か焼してＡｌ２Ｏ３を生成する。分離した液体をアルカリ浸出区分の始めに戻し、一方分離したケイ酸を、それを正しい回収に方向付けるために特性評価する。
【００３０】
（アルミニウムおよびケイ素を含有する化合物を分離することによる、第二濃縮工程（選択肢Ｂ）：）
- 第一濃縮工程で溶融から出たスラグを１００℃未満の温度に冷却する。次いで材料を微粉砕して比表面積を最大にする。粒子は、好ましくは０．２ｍｍ未満の平均粒径を有していなければならない。
- 粉砕した材料は、その後の酸浸出に進む；使用する酸は希硝酸溶液であり、その濃度は少なくとも０．３Ｎ、好ましくは０．６Ｎでなければならない。
【００３１】
処理を受ける固体と酸性溶液との間の比（重量／容積）は、１／２〜１／５０である。
【００３２】
浸出の間の系の温度は、大気圧で４０℃〜９５℃である。浸出反応時間の持続時間は１５分〜１２０分に及び得る。
【００３３】
浸出反応時間の終わりに分離された固体を、必要ならば、前のものと同様に、新しい浸出工程にかけることができる。
【００３４】
反応条件では、溶液は、存在する希少金属および希土類金属（加えて、より低濃度で存在するアルミニウム、チタンおよび他の元素）を抽出し、一方スラグ中に存在する鉄の大部分は不溶化残留物中に残る；後者は、例えばデカンテーションおよび濾過などの既知の手段によって酸浸出液から分離され、第二濃縮工程の選択肢Ａについて記載の方法に従って、アルミニウムおよびケイ素化合物の抽出のために処理され得る。
【００３５】
酸浸出から生じる液体は、濾過後、次の第三濃縮工程に送られる。
【００３６】
（アルミニウムを含有する化合物を分離することによる、第三濃縮工程：）
酸浸出から生じ、溶液中に希少金属および希土類金属、ならびに微量ではない他の元素を含有する液体を、陽イオン型の選択的イオン交換樹脂上で処理する。
【００３７】
樹脂は、アルカリ性溶液中に存在する希少金属および希土類金属（例えば、スカンジウム、イットリウムおよびランタンなど）を「捕獲」し、それらを樹脂の活性部位でブロックし、それによってそれらを濃縮する。存在する場合、金属および希少金属の陽イオンと共に、存在する任意の望ましくない元素の他の陽イオンも捕捉される。
【００３８】
望ましくない元素の分離は、１．２５Ｎ〜１．７５Ｎの濃度のＨＮＯ３の抽出溶液で樹脂を処理することによって達成される；実際、この濃度では、鉄、アルミニウム、カルシウム、チタンおよびナトリウムのみが選択的に溶液にされ、一方目的の希少金属および希土類金属は樹脂上でブロックされたままである。
【００３９】
続いて、３Ｎ〜１０Ｎの濃度のＨＮＯ３で樹脂を処理することにより、目的の希少金属および希土類金属を抽出し、酸溶液中で濃縮し、同時に樹脂を再生し、それらを樹脂上での次の濃縮サイクルに利用可能にする。
【００４０】
酸溶液は希少金属および希土類金属の濃縮混合物を含有し、それらは先行技術の１つに従って選択的に分離することができる。例として、しかし本発明の範囲を限定することなく、抽出は、ＤＥＨＰＡ（ジ−（２-エチルヘキシル）リン酸）などの有機溶媒を用いて実施することができる。
【００４１】
希少金属および希土類金属の濃縮物は、上記の方法で得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】添付の唯一の図は、本発明の単純化したブロック図を、その最も広範な定義の観点から示す。
【００４３】
上記の本発明の説明は、一般的なものである。実施例の援助を借りて、本発明の目的、特徴および利点のより良い理解を達成することを目的とする、相対的実施形態のより詳細な説明をここに与える。
【実施例】
【００４４】
実施例は、本発明による方法の適用を例示する。
【００４５】
赤泥の試料を、２５０℃に乾燥してから粉砕する。次の表は、このようにして得られ、この例で使用した前処理赤泥の試料に存在する主要な目的元素の元素分析を示す。
【表４】
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表４  −  使用した赤泥の初期元素分析
【００４６】
（第一濃縮工程：）
この工程の間、目的は、マトリックス中に存在する鉄含有量を劇的に選択的に減少させることであり、両方とも目的の元素の濃縮効果を得るが、それは鉄がその後の濃縮および分離工程で使用される方法にとって重要な妨害元素であるためである。
【００４７】
シリカおよび酸化カルシウムを含有する塩基度指数補正剤を、適切に前処理した赤泥の試料に添加する。この試験では、約０．６の２進塩基度指数値ＩＢ２を得るために、塩基度補正剤を追加する。
【００４８】
さらに、適切な量の炭素を添加して、充填に適切な還元電位を与える。この試験では、赤泥試料の重量の１１％に相当する量の炭素を添加する。
【００４９】
添加される還元剤および塩基度指数補正剤の量は、毎回、使用される赤泥に基づいて決定されることに留意されたい。
【００５０】
前処理された赤泥、塩基度指数補正剤および炭素によって形成された混合物を、プラズマ発生ガスが窒素であるプラズマ移行アーク反応器に充填する。この系は、還元反応が完了するまで、反応条件、すなわち１３００℃より高い温度に維持されなければならない。使用する反応器については、この現象は約６０分で発生したが、この時間は、反応条件に達するのに使用される技術の種類、充填の種類（例えば、存在する酸化鉄および妨害元素の含有量に応じて）、反応器の形状などに基づいて変化し得る。
【００５１】
生成したスラグと銑鉄を、反応時間の終わりに別々に集める。か焼された赤泥と比較して、スラグは５５重量％である；これは、目的の希少金属および希土類金属が、スラグ中では、前処理された赤泥に対して約２倍の濃度を持つはずであることを意味する。次の表は、生成したスラグの試料に存在する主要な目的元素の元素分析を示す：
【表５】
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表５  −  第一濃縮工程後に得られたスラグの元素分析
【００５２】
表４および表５に示されるデータから分かるように、ジイットリウム、ランタンおよびスカンジウムの濃度は、前処理された赤泥の試料と比較してほぼ倍増した。予想通り、スラグ中の鉄の含有量は、前処理された赤泥と比較してかなり減少し、約１６．５％から約２．５％に低下した。除去された鉄は、鉄ベースの金属相（鉄含有量＞９２％）をもたらし、これは品質の点で銑鉄に類似している。処理前後のアルミニウムの含有量はあまり規則的ではない傾向にあり、なぜなら、この元素を含む化合物は揮発性化合物の発生（気流は別々に管理され、本発明に含まれない）と反応するため、従ってスラグ中のこの元素の濃縮係数は約３０％である。
【００５３】
（アルミニウムおよびケイ素を含有する化合物を分離することによる、第二濃縮工程（選択肢Ｂ）：）
- 第一濃縮工程で溶融から出たスラグを、１００℃未満の温度に冷却する。次いで材料の微粉砕を実施し、０．２ｍｍ未満の平均粒度を得る。このようにして、比表面積が最大化され、浸出反応が改善される。粉砕された材料は次の酸浸出に進む；使用する酸は、０．６Ｎの濃度の希硝酸溶液である。
【００５４】
試験に使用した固体と酸性液体との間の比（重量／容積）は１／５０であった；反応系も大気圧で９０℃に維持した。
【００５５】
反応時間の終わりに、遠心分離による機械的デカンテーションによって液体を固体から分離した；次いで清澄化した液体を濾過および分析した。第二濃縮工程の選択肢Ａについて記載の方法に従って、処理された固体をアルミニウムおよびケイ素化合物の任意の抽出のために回収した。
【００５６】
次の表は、目的の希少金属および希土類金属の抽出率を示しており、浸出反応終了時の、０．６Ｎ硝酸溶液中のこれらの元素の元素分析から計算した。
【表６】
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表６  −  浸出反応終了時の、０．６Ｎ硝酸溶液の元素分析
【００５７】
酸浸出から生じる液体は、濾過後、次の第三濃縮工程に送られる。
【００５８】
（アルミニウムを含有する化合物を分離することによる、第三濃縮工程：）
酸浸出から生じ、溶液中に希少金属および希土類金属、ならびに微量ではない他の元素を含有する液体を、陽イオン型の選択的イオン交換樹脂上で処理する。
【００５９】
樹脂は、アルカリ性溶液中に存在する希少金属および希土類金属（例えば、スカンジウム、イットリウムおよびランタンなど）を「捕獲」し、それらを樹脂の活性部位でブロックし、それによってそれらを濃縮する。樹脂上の希少金属および希土類金属の濃縮係数は、処理された浸出液の容積と選択的樹脂の床の容積との間の比率に依存する。典型的な濃度比は約１００倍である。
【００６０】
対象の本試験における樹脂に対する濃度比は２０倍であった。２リットルの容量の酸溶液を０．１リットルの容量の選択的樹脂で処理した。
【００６１】
記載の試験では、金属および希少金属の陽イオンと共に、存在する場合、アルミニウムおよび鉄などの存在する任意の望ましくない元素の他の陽イオンも捕捉される。
【００６２】
樹脂を通過した後の０．６Ｎ硝酸溶液は、必要ならば新たな溶液を添加して、本方法で再利用するために第二工程に送られる。
【００６３】
目的の希少金属および希土類金属を望ましくない元素と共に捕捉した後、陽イオン型の選択的樹脂の床を１．２５Ｎ〜１．７５Ｎの濃度の硝酸溶液で処理する。この濃度の硝酸溶液は樹脂から不要な元素のみを取り除き、希少金属および希土類金属を床に残す。
【００６４】
次いで、選択的樹脂の床を３Ｎ〜１０Ｎの間の濃度の硝酸溶液で洗浄する；これらの条件では、樹脂に結合していた希少金属および希土類金属は床から除去される。このようにして、希少金属と希土類金属との混合物の濃縮物を含む酸性溶液が生成される。得られる酸性溶液中の希少金属および希土類金属の濃度は、濾過床中の各元素の含有量（グラム）、および樹脂床の容積と使用した３Ｎ〜６Ｎの硝酸溶液の総容積との比に依存する。例えば、対象の実施例では、１．８ｍｇのスカンジウムを含有する０．１リットルの濾過床を０．５リットルの容量の６Ｎ硝酸溶液で洗浄し、溶液中３．６ｍｇ／リットルのスカンジウムの濃度を得た。
【００６５】
このようにして得られた硝酸溶液中に存在する希少金属および希土類金属は、先行技術の１つによって選択的に分離することができる。
【図１】
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【国際調査報告】
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